JPH1184438A - Crosscorrelator - Google Patents

Crosscorrelator

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JPH1184438A
JPH1184438A JP24632097A JP24632097A JPH1184438A JP H1184438 A JPH1184438 A JP H1184438A JP 24632097 A JP24632097 A JP 24632097A JP 24632097 A JP24632097 A JP 24632097A JP H1184438 A JPH1184438 A JP H1184438A
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Japan
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mirror
light
signal
sampling
optical
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Kazunori Naganuma
和則 長沼
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a correlator having the measuring function of a self- correlation signal. SOLUTION: This crosscorrelation meter measures the signal light to be measured as a function of a variable delay by applying the variable delay to sampling light and combining this light with the signal light to be measured, then focusing this light to making the same incident on a medium having an optical nonlinear effect and converting the nonlinear signal generated in this medium to an electric signal. A branching mirror 114 which branches the sampling light and a synthesizing mirror 118 which aligns the optical axis of the one sampling light which is branched by this branching mirror 114 and does not give the delay to the optical axis of the signal light to be measured are added to the meter described above.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、相互相関計に関す
る。詳しくは、ピコ秒からフェムト秒領域の超高速光信
号の強度波形を測定する技術に関する。特に、波形の測
定に係る時間分解能を、正確かつ容易に求められる機能
を付加した装置を供給する。
[0001] The present invention relates to a cross-correlator. More specifically, the present invention relates to a technique for measuring an intensity waveform of an ultrafast optical signal in a picosecond to femtosecond region. In particular, the present invention provides a device having a function to accurately and easily obtain the time resolution related to waveform measurement.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光通信或いは光情報処理をはじめ
とする多数の産業・学問分野で、ピコ秒からフェムト秒
領域の超高速光信号の適用が隆盛してきており、かかる
超高速光信号の強度波形を詳細に測定する装置の需要が
増してきた。ここで強度波形の測定法としては、高速の
光検出器を用いて被測定光信号を相似の電気信号に変換
しその波形を既存の電気信号測定手段によって観測する
方法が、最初に想到される。
2. Description of the Related Art In recent years, the use of ultrahigh-speed optical signals in the picosecond to femtosecond range has been prosperous in many industrial and academic fields including optical communication and optical information processing. There has been an increasing demand for devices for measuring intensity waveforms in detail. Here, as a method of measuring the intensity waveform, a method of first converting a light signal to be measured into a similar electric signal using a high-speed photodetector and observing the waveform with existing electric signal measuring means is considered first. .

【0003】しかしながら、この場合、使用される光検
出器は、被測定光信号に比して短い応答時間をすること
が必要となる。ピコ秒からフェムト秒領域の超短時間領
域にあっては、この条件を充たす光検出器が現存しな
い。
However, in this case, it is necessary that the photodetector used has a shorter response time than the optical signal to be measured. In the ultra-short time region from the picosecond to the femtosecond region, there is no photodetector that satisfies this condition.

【0004】それ故、超短時間領域では、いきおい以下
に述べる相互相関計による強度波形測定に依らざるを得
ない。相互相関計では、被測定光信号に同期しかつ被測
定光信号に比して時間幅の短い光パルスを用い、光非線
形効果を呈する媒質内で、この光パルスと被測定信号光
とを相互作用せしめ、発生する非線形信号の大きさを、
被測定信号光と光パルスの間の時間関係の関数として計
測する。
[0004] Therefore, in the ultra-short time range, the intensity waveform measurement by the cross-correlator described below must be used. The cross-correlator uses an optical pulse that is synchronized with the optical signal to be measured and has a shorter time width than the optical signal to be measured, and crosses this optical pulse and the optical signal to be measured in a medium exhibiting an optical nonlinear effect. The magnitude of the generated nonlinear signal
It is measured as a function of the time relationship between the signal light to be measured and the light pulse.

【0005】これは、短い光パルスによって被測定信号
光にゲートを掛け、そのゲートの被測定信号光の時間位
置を変えつつゲートされた信号出力を測定してゆくこと
で、被測定信号光波形を測定していると見ることがで
き、丁度電気信号に対するサンプリング測定に類似する
方法となっている。それ故、この相互相関計を用いる測
定を光サンプリングと称し、付随して用いられる時間幅
の短い光パルスはサンプリング光パルスと呼ばれる。用
いられる光非線形効果の次数及び種別、またその結果と
して非線形信号のとる様態には、種々ある。
[0005] This is because a signal light to be measured is gated by a short light pulse, and the gated signal output is measured while changing the time position of the signal light to be measured at the gate, thereby obtaining a signal light waveform to be measured. Is measured, and it is a method similar to sampling measurement for an electric signal. Therefore, the measurement using the cross-correlator is referred to as optical sampling, and the optical pulse with a short time width used in conjunction is referred to as a sampling optical pulse. There are various orders and types of optical nonlinear effects used, and consequently the manner in which nonlinear signals are taken.

【0006】例えば、二次の光非線形効果としては、和
周波発生効果、または、二光子吸収効果がよく用いられ
る。前者では、入射する2つの光の波長の逆数和の逆
数、すなわち波長λ1,λ2に対してλ1λ2/(λ1
λ2)の波長の光(和周波光)が発生されるので、この
和周波光波長に感度を有する光検出器によって変換し
て、和周波光のパワーに比例した電気信号を得る。
For example, as the second-order optical nonlinear effect, a sum frequency generation effect or a two-photon absorption effect is often used. In the former, inverse of the sum of the wavelength of the incident two light, i.e. a wavelength lambda 1, lambda respect λ 2 1 λ 2 / (λ 1 +
Since light (sum frequency light) having a wavelength of [lambda] 2 ) is generated, the light is converted by a photodetector having sensitivity to this sum frequency light wavelength to obtain an electric signal proportional to the power of the sum frequency light.

【0007】後者では、入射する2つの光から各々1つ
ずつ光子を得て起こる二光子遷移に伴ってサンプリング
光パルスの透過率が減少するので、サンプリング光パル
スの波長に感度を有する光検出器によって変換して、透
過率変化に比例した電気信号を得る。或いは半導体材料
にあっては電極を装着し二光字遷移に伴って生ずるキャ
リアーを集電することで、直接、二光子遷移確率に比例
した電気信号を得ることもできる。
[0007] In the latter, the transmittance of the sampling light pulse decreases with the two-photon transition that occurs when one photon is obtained from each of the two incident lights, so that the photodetector having sensitivity to the wavelength of the sampling light pulse. To obtain an electrical signal proportional to the change in transmittance. Alternatively, in the case of a semiconductor material, an electric signal proportional to the two-photon transition probability can be directly obtained by attaching an electrode and collecting carriers generated by the two-light transition.

【0008】三次の光非線形効果としては、光カー効
果、または、結合調発生効果が用いられ、適当な光検出
器によって変換して、それぞれの効果の大きさに比例し
た電気信号を得る。光サンプリング測定に係る時間分解
能は、用いる光非線形媒質または素子の応答時間と、サ
ンプリング光パルスの時間幅によって決まり、光検出器
等の電気信号への変換手段の応答時間には全く依存しな
い。
As the third-order optical nonlinear effect, an optical Kerr effect or a coupling tone generating effect is used, and the signal is converted by an appropriate photodetector to obtain an electric signal proportional to the magnitude of each effect. The time resolution related to the optical sampling measurement is determined by the response time of the optical nonlinear medium or element used and the time width of the sampling light pulse, and does not depend at all on the response time of a means for converting an electric signal such as a photodetector.

【0009】この性質こそが、ピコ秒からフェムト秒領
域の超短時間領域で、相互相関計を用いた光サンプリン
グ測定が行われている所以となっている。さらに、通例
は、一光子の実遷移を伴わない非共鳴非線形効果が用い
られ、この場合、光非線形媒質または素子が実用上瞬時
応答を示すと見なすことができる。
This property is the reason why optical sampling measurement using a cross-correlator is performed in a very short time range from the picosecond to the femtosecond range. Further, non-resonant non-linear effects without a real one-photon transition are typically used, in which case the optical non-linear medium or element can be considered to exhibit a practically instantaneous response.

【0010】従って、通例、相互相関計による光サンプ
リング測定の時間分解能は、サンプリング光パルスの時
間幅のみによって決まると考えることができる。サンプ
リング光パルスを自分自身によって光サンプリング測定
した場合に得られる信号を、特に自己相関信号と呼ぶ。
被測定光信号との相互相関信号に加えて、この自己相関
信号を測定すれば、一般に、サンプリング光パルスの時
間幅による時間分解能を見積もることができる。
Therefore, it can be considered that the time resolution of the optical sampling measurement by the cross-correlation meter is usually determined only by the time width of the sampling optical pulse. A signal obtained when the sampling optical pulse is subjected to optical sampling measurement by itself is particularly called an autocorrelation signal.
If the autocorrelation signal is measured in addition to the cross-correlation signal with the optical signal to be measured, the time resolution based on the time width of the sampling optical pulse can generally be estimated.

【0011】従来、相互相関計として、マイケルソン型
の干渉計を変形した光学遅延線を有する装置が用いられ
ている。この従来例を図6に示す。この装置は、Applie
d Physics Letters誌、27巻(1975)、488-490頁に公刊さ
れている自己相関計を、相互相関計に改変し、さらに光
ファイバ入射型とした構成となっている。
Conventionally, a device having an optical delay line obtained by modifying a Michelson-type interferometer has been used as a cross-correlator. FIG. 6 shows this conventional example. This device uses Applie
The autocorrelator published in d Physics Letters, Vol. 27 (1975), pp. 488-490 is changed to a cross-correlator, and furthermore an optical fiber incident type is adopted.

【0012】この例において、サンプリング光パルスは
サンプリング光ファイバ603からファイバコネクタ6
04を介して入射し、コリメートレンズ605により平
行光線に変えられた後、直角反射鏡629、直角反射プ
リズム631を経て、直角反射鏡626に到達する。サ
ンプリング光パルスは、さらに、反射器627に入射
し、折り返された後、集束レンズ621上に到達する。
他方、被測定信号光は信号光ファイバ606からファイ
バコネクタ607を介して入射し、コリメートレンズ6
08により平行光線に変えられた後、直角反射鏡63
0、直角反射プリズム631を経て、反射器628に到
達する。
In this example, the sampling light pulse is transmitted from the sampling optical fiber 603 to the fiber connector 6.
After being incident through the optical axis 04 and converted into parallel rays by the collimating lens 605, it reaches the right-angle reflecting mirror 626 via the right-angle reflecting mirror 629 and the right-angle reflecting prism 631. The sampling light pulse further enters the reflector 627, and after being turned back, reaches the focusing lens 621.
On the other hand, the signal light to be measured enters from the signal optical fiber 606 via the fiber connector 607,
08, it is converted into a parallel light beam,
0, and reaches the reflector 628 via the right-angle reflecting prism 631.

【0013】被測定信号光は、さらに、上記反射器62
8により折り返された後、直角反射鏡613を経て、上
記集束レンズ621上に到達する。ここで、上記反射器
627、628としては、2枚の平面鏡を互いに直交す
るように貼りあわせた構成、或いは3枚の平面鏡を互い
に直交するように貼りあわせた所謂コーナーリフレクタ
ーの構成が用いられる。これら2つの反射器は、サンプ
リング光パルスの、直角反射プリズム631上の反射点
から、直角反射鏡626及び反射器627を経て、集束
レンズ621上に至るまでの光路の長さと、被測定光信
号の、直角反射プリズム631上の反射点から、反射器
628及び直角反射鏡613を経て、集束レンズ621
上に至るまでの光路の長さとが、互いに相等しくなるよ
うに配置される。
The signal light to be measured is further transmitted to the reflector 62
After being turned back by 8, the light reaches the converging lens 621 via the right-angle reflecting mirror 613. Here, as the reflectors 627 and 628, a configuration in which two plane mirrors are bonded so as to be orthogonal to each other or a so-called corner reflector configuration in which three plane mirrors are bonded so as to be orthogonal to each other is used. These two reflectors determine the length of the optical path of the sampling light pulse from the reflection point on the right-angle reflecting prism 631 to the focusing lens 621 via the right-angle reflecting mirror 626 and the reflector 627, and the optical signal under measurement. From a reflection point on the right-angle reflecting prism 631 through a reflector 628 and a right-angle reflecting mirror 613 to form a focusing lens 621.
The optical path lengths up to the top are arranged so as to be equal to each other.

【0014】さらに、サンプリング光パルス側の反射器
627は、平行移動台611上に配置され、上記二光路
の長さが互いに相等しくなる位置の周りで、該反射器6
27への入射光軸に平行な方向に並進移動可能なように
構成される。集束レンズ621を通過したサンプリング
光パルス及び被測定信号光は、該集束レンズ621の焦
点に置かれた非線形結晶622中で、交差すると同時に
各々のビームが絞り込まれる。
Further, the reflector 627 on the sampling light pulse side is disposed on the parallel moving base 611, and the reflector 627 is arranged around a position where the lengths of the two optical paths are equal to each other.
It is configured to be able to translate in a direction parallel to the optical axis of the light incident on the light source 27. The sampling light pulse and the signal light to be measured having passed through the focusing lens 621 cross each other at the same time in the nonlinear crystal 622 placed at the focal point of the focusing lens 621.

【0015】これにより、被測定信号光とサンプリング
光パルスとが、非線形結晶中で光強度の高い状態で相互
作用することとなる。本例において、非線形効果として
は、非線形結晶中での和周波発生効果が用いられ、この
場合、発生される和周波光は、2つの入射光に挟まれた
方向に出射する。
Thus, the signal light to be measured and the sampling light pulse interact with each other in the nonlinear crystal with a high light intensity. In this example, the sum frequency generation effect in the non-linear crystal is used as the non-linear effect. In this case, the generated sum frequency light is emitted in a direction sandwiched by two incident lights.

【0016】絞り623は、この和周波光の出射方向に
開口を持つように配置され、その結果、被測定信号光と
サンプリング光パルスとの相互作用によって発生した和
周波光のみが、この絞り623を通過して集光レンズ6
24に達することができる。この和周波光は光検出器6
25によって光電変換され、その大きさに比例した電気
信号が得られる。
The stop 623 is arranged so as to have an opening in the emission direction of the sum frequency light. As a result, only the sum frequency light generated by the interaction between the signal light to be measured and the sampling light pulse is transmitted to the stop 623. Through the condenser lens 6
24 can be reached. This sum frequency light is applied to the photodetector 6
25, an electric signal proportional to the magnitude is obtained.

【0017】ここで、平行移動台611を駆動し、サン
プリング光パルス側の反射器627を並進移動させつ
つ、光検出器625の出力電気信号を計測・記録してゆ
く。ここで、反射器627が距離xだけ後退すると、サ
ンプリング光パルスが非線形結晶622に入射する時刻
が、被測定信号光の入射時刻に対して、2x/cだけ遅
れる。
Here, the parallel moving table 611 is driven, and while the reflector 627 on the sampling light pulse side is translated, the output electric signal of the photodetector 625 is measured and recorded. Here, when the reflector 627 retreats by the distance x, the time at which the sampling light pulse enters the nonlinear crystal 622 is delayed by 2x / c from the time at which the signal light to be measured enters.

【0018】ここで、cは光速を表し、先頭の乗数2は
サンプリング光パルスが反射器627上で折り返してい
ることを反映している。例えば、0.15mmのxに対
し、1.0psの遅れが生ずる。こうして、この従来の
相互相関計において、光サンプリング測定を行う機能が
実現される。
Here, c represents the speed of light, and the first multiplier 2 reflects that the sampling light pulse is turned back on the reflector 627. For example, for x of 0.15 mm, a delay of 1.0 ps occurs. Thus, the function of performing optical sampling measurement is realized in this conventional cross-correlator.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の相互相関計装置には、自己相関信号が容易には測定し
難いという問題がある。上述したように、サンプリング
光パルスの時間幅による時間分解能を見積もるために、
自己相関信号の測定が必要である。
However, the above-mentioned conventional cross-correlation apparatus has a problem that it is difficult to measure an autocorrelation signal easily. As described above, in order to estimate the time resolution based on the time width of the sampling light pulse,
It is necessary to measure the autocorrelation signal.

【0020】この従来例装置のように、サンプリング光
パルスを光ファイバ入射型とした場合、特にこの自己相
関信号測定の必要性が増す。何となれば、サンプリング
光パルスのパルス幅は、被測定信号光よりも一般に短
く、例えピコ秒領域の被測定信号光が扱われる場合で
も、サブピコ秒からフェムト秒領域の幅を持つサンプリ
ング光パルスが用いられるのが通例である。
When the sampling light pulse is of an optical fiber incidence type as in the conventional apparatus, the necessity for measuring the autocorrelation signal is particularly increased. The pulse width of the sampling light pulse is generally shorter than that of the signal light to be measured, and even if the signal light to be measured in the picosecond region is handled, the sampling light pulse having a width from the subpicosecond to the femtosecond region is used. It is usually used.

【0021】このような超短時間幅の光パルスは、光フ
ァイバの波長分散による変形を蒙り易くそれ故、例え当
該光パルスを発生した光源の直後でのパルス幅が分かっ
ていても、サンプリング光ファイバを伝搬・出射した
際、元のパルス幅を保っている保証はない。従って、実
際にサンプリング光ファイバを出射した光パルスについ
ての自己相関信号測定を行ない、その幅による時間分解
能を見積もることが必要となる。
Such an ultrashort-duration light pulse is liable to be deformed by the chromatic dispersion of the optical fiber. Therefore, even if the pulse width immediately after the light source that generated the light pulse is known, the sampling light There is no guarantee that the original pulse width will be maintained when propagating and exiting the fiber. Therefore, it is necessary to measure the autocorrelation signal of the optical pulse actually emitted from the sampling optical fiber and estimate the time resolution based on the width.

【0022】さらに、歩を進めて、自己相関信号が精密
に測定されていれば、サンプリング光パルスの時間幅に
よる時間分解能自体を緩和することができることが知ら
れている。これを、和周波発生効果を用いた本例に即し
て見てみよう。時間tの関数として、サンプリング光パ
ルスの強度波形をi0(t)、被測定信号光の強度波形
をi1(t)と書く時、相互相関信号gc(τ)は、下式
(1)により表される。
Further, it is known that the time resolution itself due to the time width of the sampling light pulse can be relaxed if the autocorrelation signal is measured precisely as one proceeds. Let us see this in accordance with the present example using the sum frequency generation effect. When writing the intensity waveform of the sampling light pulse as i 0 (t) and the intensity waveform of the signal light under measurement as i 1 (t) as a function of time t, the cross-correlation signal g c (τ) is expressed by the following equation (1). ).

【0023】[0023]

【数1】 (Equation 1)

【0024】ここで、τは、サンプリング光パルスが非
線形結晶に入射する時刻と、被測定信号光の入射時刻と
の差、即ち遅延時間であり、被積分関数i1(t)i
0(t−τ)は、非線形結晶で発生された和周波の強度
波形、積分は、サンプリング光パルスに比して十分遅い
応答時間を持つ光検出器による光電変換の効果を表して
いる。一方、サンプリング光パルスの自己相関信号g0
(τ)は、次式(2)により表される。
Here, τ is the difference between the time at which the sampling light pulse enters the nonlinear crystal and the time at which the signal light to be measured enters, ie, the delay time, and the integrand i 1 (t) i
0 (t−τ) is the intensity waveform of the sum frequency generated by the nonlinear crystal, and the integral represents the effect of photoelectric conversion by the photodetector having a sufficiently slow response time compared to the sampling light pulse. On the other hand, the autocorrelation signal g 0 of the sampling light pulse
(Τ) is represented by the following equation (2).

【0025】[0025]

【数2】 (Equation 2)

【0026】ここで、これらの相関信号の遅延時間τに
ついての、フーリエ変換を考えると、相互相関信号につ
いては、下式(3)により計算され、また、自己相関信
号については、下式(4)により計算される。 Gc(ω)=I1(ω)I0 *(ω) …(3) G0(ω)=I0(ω)I0 *(ω) …(4)
Here, considering the Fourier transform of the delay time τ of these correlation signals, the cross-correlation signal is calculated by the following equation (3), and the auto-correlation signal is calculated by the following equation (4) ). G c (ω) = I 1 (ω) I 0 * (ω) (3) G 0 (ω) = I 0 (ω) I 0 * (ω) (4)

【0027】ここで、I0(ω),I1(ω)は、それぞ
れ、サンプリング光パルスの強度波形i0(t)、被測
定信号光の強度波形i1(t)のフーリエ変換である。
今、サンプリング光パルスの波形が左右対称と仮定する
と、I0(ω)が実数となるので、式(4)で、両辺の
平方根をとることにより、I0(ω)が求まる。これ
を、式(3)に代入すれば、I1(ω)が、下式(5)
により計算される。 I1(ω)=Gc(ω)/(G0(ω))1/2 …(5)
[0027] Here, I 0 (ω), I 1 (ω) , respectively, the intensity of the sampling optical pulse waveform i 0 (t), is the Fourier transform of the intensity of the measured signal light waveform i 1 (t) .
Now, assuming that the waveform of the sampling light pulse is symmetrical, I 0 (ω) is a real number, and I 0 (ω) is obtained by taking the square root of both sides in equation (4). By substituting this into equation (3), I 1 (ω) becomes the following equation (5)
Is calculated by I 1 (ω) = G c (ω) / (G 0 (ω)) 1/2 (5)

【0028】こうして得られたI1(ω)を逆フーリエ
変換することで、被測定信号光の強度波形、i1(t)
を求めることができる。このようにして、原理的には、
自己相関信号を用いて、相互相関信号からサンプリング
光パルスの時間幅の影響を取り除き、あたかも無限に細
いサンプリング光パルスを用いた時のような相互相関信
号、換言すれば被測定信号光の強度波形に等しい相互相
関信号に引き直すことができ、この操作をディコリレー
ト演算と呼んでいる。
By subjecting the obtained I 1 (ω) to inverse Fourier transform, the intensity waveform of the signal light to be measured, i 1 (t)
Can be requested. Thus, in principle,
The autocorrelation signal is used to remove the influence of the time width of the sampling light pulse from the cross-correlation signal, and the cross-correlation signal as if using an infinitely thin sampling light pulse, in other words, the intensity waveform of the signal light to be measured , And this operation is called decorrelation operation.

【0029】一般的には、サンプリング光パルスが厳密
に左右対称であることは保証されないが、現在のフェム
ト秒光源の発生するパルスは、高度に左右対称なことが
知られており、さらに、これが光ファイバを伝搬した後
でも、光ファイバの2次の波長分散(群速度分散)によ
る変形を考える限り、左右対称の性質は保存される。従
って、上のディコリレート演算は、実際上、かなり信頼
性をもって行うことができる。
In general, it is not guaranteed that the sampling light pulse is strictly symmetrical. However, it is known that the pulse generated by the current femtosecond light source is highly symmetrical. Even after propagation through the optical fiber, the symmetric property is preserved as long as deformation due to second-order chromatic dispersion (group velocity dispersion) of the optical fiber is considered. Thus, the above decorrelation operation can be performed with considerable reliability in practice.

【0030】視点を転じると超短時間幅のサンプリング
光パルスについては、そもそもの光源でのパルス幅を求
めるにも、自己相関信号の測定に依らざるを得ない。従
って、仮に相互相関計装置に自己相関信号測定機能が備
わっていれば、個別の自己相関計を用いる必要が無くな
り、設備が安価・小型になるという利点がある。これは
サンプリング光パルスを光ファイバ入射型とするとしな
いとに関わらず常に期待される効果である。
From a different viewpoint, for a sampling light pulse having a very short time width, the measurement of the auto-correlation signal is inevitable in order to obtain the pulse width at the light source in the first place. Therefore, if the cross-correlation device is provided with an auto-correlation signal measuring function, there is no need to use a separate auto-correlation device, and there is an advantage that the equipment can be reduced in cost and size. This is an expected effect regardless of whether the sampling light pulse is of the optical fiber incidence type.

【0031】上述のように自己相関信号は、被測定信号
光に代えてサンプリング光パルス自身を光サンプリング
測定して得られる信号であることから、従来例の相互相
関計装置の外部で、サンプリング光ファイバ603中の
光の一部を取り出して、信号光ファイバ606へ入射す
れば良いように思われるかもしれない。
As described above, the autocorrelation signal is a signal obtained by optically sampling and measuring the sampling light pulse itself in place of the signal light to be measured. It may seem that all of the light in fiber 603 should be extracted and incident on signal optical fiber 606.

【0032】図7は、このような着想に基づき、サンプ
リング光ファイバをファイバ型3dBカップラに接続
し、1:1に分岐されて出射する2本の光ファイバを、
それぞれ、ファイバコネクタ604、ファイバコネクタ
607に接続して採取した相関信号を示す。この場合の
サンプリング光ファイバを出射したサンプリング光パル
スについて、専用の自己相関計によって得た正しい自己
相関波形の幅は200fsであった。
FIG. 7 shows two optical fibers which are connected to a fiber type 3 dB coupler based on such an idea, and are branched and emitted 1: 1.
The correlation signals collected and connected to the fiber connectors 604 and 607, respectively, are shown. With respect to the sampling light pulse emitted from the sampling optical fiber in this case, the width of the correct autocorrelation waveform obtained by the dedicated autocorrelator was 200 fs.

【0033】ところが、図7に示す相関信号の幅は、6
00fsもあり、一見して正しい自己相関波形となって
いないことが分かる。これは、用いたファイバ型3dB
カップラの波長分散が大きく、超短時間幅の光パルスが
変形を豪っていることによる。
However, the width of the correlation signal shown in FIG.
00fs, and it can be seen that the autocorrelation waveform is not correct at first glance. This is the fiber type 3dB used
This is because the wavelength dispersion of the coupler is large, and the light pulse having a very short time width is greatly deformed.

【0034】さらに、図7に示す相関信号には、僅かな
がら左右非対称が認められる。一般に、自己相関信号は
遅延時間について必ず左右対称となる性質があるので、
この意味で、図7に示す信号は自己相関信号たる要件を
満たしていない。この結果は、用いたカップラの両枝の
波長分散が不均一で、光パルスの蒙る変形が各枝で異な
ることに起因している。
Further, the correlation signal shown in FIG. 7 has a slight left-right asymmetry. In general, the autocorrelation signal always has the property of being symmetrical about the delay time.
In this sense, the signal shown in FIG. 7 does not satisfy the requirement of being an autocorrelation signal. This result is due to the fact that the wavelength dispersion of both branches of the used coupler is non-uniform, and the light pulse undergoes different deformations in each branch.

【0035】さらに、図7の信号は遅延時間の原点の周
りに位置しておらず、10ps程度ずれて出現してい
る。ここで、相互相関計の遅延時間の原点は、2つのフ
ァイバコネクタ604、607に同時にパルスが入射し
た時に、相関信号が最大となるように設定されている。
Further, the signal shown in FIG. 7 is not located around the origin of the delay time and appears with a shift of about 10 ps. Here, the origin of the delay time of the cross-correlator is set so that the correlation signal becomes maximum when pulses are simultaneously incident on the two fiber connectors 604 and 607.

【0036】従って、図7の信号の横軸方向のずれは、
用いたファイバ型カップラの両出力側ファイバの長さに
約2mmの不均一があり、この場合、信号光ファイバ側
のファイバコネクタ607に接続した側が長いことを示
唆している。ファイバ型カップラに付着するファイバの
長さの均一性は、通常、仕様として品質管理の対象とは
なっておらず、この程度の長さの不均一は避け難い。
Accordingly, the displacement of the signal in FIG.
The length of both output fibers of the fiber coupler used is non-uniform about 2 mm, which suggests that the side connected to the fiber connector 607 on the signal optical fiber side is long. The uniformity of the length of the fiber adhering to the fiber type coupler is not normally subject to quality control as a specification, and it is difficult to avoid such nonuniformity in length.

【0037】しかしながら、ファイバ型カップラからの
2本のファイバを相関計に接続した時、信号の出現する
遅延時間位置が予測不能であるのは、実用上非常に不便
である。
However, when two fibers from the fiber coupler are connected to the correlator, it is very inconvenient in practice that the delay time position where the signal appears cannot be predicted.

【0038】以上述べたように、自己相関測定機能を持
たない従来の相互相関計装置をもって簡便に自己相関測
定を行うために、外部でファイバ型カップラを用いてサ
ンプリング光パルスを分配して供給するという方策は、
(1)ファイバ型カップラの波長分散が無視できなく、
また(2)自己相関信号の出現する遅延時間位置が相互
相関計の遅延時間原点からずれるという問題があり、根
本的解決策とは言い難いものであった。
As described above, in order to easily perform autocorrelation measurement using a conventional cross-correlation device having no autocorrelation measurement function, a sampling optical pulse is distributed and supplied externally using a fiber type coupler. The strategy is
(1) The chromatic dispersion of the fiber coupler cannot be ignored.
In addition, (2) there is a problem that the delay time position where the autocorrelation signal appears is shifted from the origin of the delay time of the cross-correlator, which is hardly a fundamental solution.

【0039】しからば、従来例の相互相関計から、サン
プリング光ファイバ603、ファイバコネクタ604、
コリメートレンズ605及び信号光ファイバ606、フ
ァイバコネクタ607、コリメートレンズ608を取り
除いて、空間ビーム入射型とした装置ではどうであろう
か。
According to this, the sampling optical fiber 603, the fiber connector 604,
What about a device that removes the collimating lens 605, the signal optical fiber 606, the fiber connector 607, and the collimating lens 608 to make it a spatial beam incident type?

【0040】この場合は、外部で、サンプリング光軸上
に半透鏡を挿入してサンプリング光の一部を分岐し、さ
らに、被測定信号光の入射光軸上に反射鏡を挿入して、
分岐された光を直角反射鏡630に向けて入射すること
になる。この構成においては、上述の第一の問題の波長
分散は十分小さく保つことができる。
In this case, a semi-transparent mirror is externally inserted on the sampling optical axis to split a part of the sampling light, and a reflecting mirror is inserted on the incident optical axis of the signal light to be measured.
The split light is incident on the right-angle reflecting mirror 630. In this configuration, the chromatic dispersion of the first problem described above can be kept sufficiently small.

【0041】しかしながら、第二の遅延時間位置の問題
は寧ろこの場合かえって甚だしい。直角反射鏡629、
630と挿入した半透鏡、及び反射鏡における反射点が
長方形の頂点をなすとすると、信号光側の光路は、サン
プリング光側の光路に比して、被測定信号光とサンプリ
ング光の光軸の間隔分だけ長くなる。これは、2つのフ
ァイバコネクタ604、607の間隔に等しく、この従
来例装置の場合、70mmに及ぶ。
However, the problem of the second delay time position is rather severe in this case. Right angle reflecting mirror 629,
Assuming that the reflection point of the semi-transmissive mirror and the reflecting mirror 630 forms a vertex of a rectangle, the optical path on the signal light side has a larger optical axis of the signal light to be measured and the optical axis of the sampling light than the optical path on the sampling light side. It becomes longer by the interval. This is equal to the spacing between the two fiber connectors 604, 607, which in this prior art device is 70 mm.

【0042】これは、233psの遅延時間に相当し、
この従来例装置の遅延時間の可変範囲を越えてしまって
いる。よって、この従来例装置を空間ビーム入射型とし
た場合、外部でサンプリング光の一部を分岐して自己相
関信号を採取することがそもそもできない。
This corresponds to a delay time of 233 ps.
This exceeds the variable range of the delay time of the conventional device. Therefore, when the conventional apparatus is of a spatial beam incident type, it is impossible to extract an autocorrelation signal by branching a part of the sampling light outside.

【0043】2つの入射ビームの間隔をより狭く構成す
れば、遅延時間位置のずれはより小さくできるが、原理
的にゼロとはできないことは明らかである。以上述べた
ように、従来例の相互相関計には、自己相関信号の測定
機能が備わっておらず(1)時間分解能の見積り、また
は、ディコリレート演算ができず、また(2)外部に光
分岐系を付加しても、遅延時間位置のずれにより自己相
関信号の採取が困難という問題があった。
If the interval between the two incident beams is made narrower, the shift of the delay time position can be made smaller, but it is apparent that it cannot be reduced to zero in principle. As described above, the conventional cross-correlator does not have a function of measuring an auto-correlation signal. (1) Estimation of time resolution or calculation of decorrelation cannot be performed. (2) Optical branching to the outside. Even if a system is added, there is a problem that it is difficult to collect an autocorrelation signal due to a shift in the delay time position.

【0044】本発明は、これらの困難を解決し、自己相
関信号の測定機能を備えた相関計を提供することを目的
とする。
An object of the present invention is to solve these difficulties and to provide a correlator having a function of measuring an autocorrelation signal.

【0045】[0045]

【課題を解決するための手段】本発明の相互相関計は、
サンプリング光を分岐する分岐鏡、及び、分岐されたサ
ンプリング光を被測定信号光の光軸に一致させる合成鏡
を付加することを特徴とする。サンプリング光の入射端
から上記分岐鏡を経て上記合成鏡に至る光路の長さと、
被測定信号光の入射端から上記合成鏡に至る光路の長さ
とが、等しくなるよう形成することがよい。
The cross-correlator of the present invention comprises:
It is characterized in that a splitting mirror for splitting the sampling light and a combining mirror for making the split sampling light coincide with the optical axis of the signal light to be measured are added. The length of the optical path from the incident end of the sampling light through the split mirror to the synthetic mirror,
It is preferable that the length of the optical path from the incident end of the signal light to be measured to the synthetic mirror be equal.

【0046】相互相関測定と自己相関測定の切り替え手
段としては、上記分岐鏡を半透鏡とし、また、上記合成
鏡を全反射鏡とし、これら半透鏡と反射鏡を抜き差し可
能なように形成する。または、上記分岐鏡と上記合成鏡
の両方を半透鏡として、相互相関信号と自己相関信号が
重ね合わされて採取されるようにし、両測定を一挙に行
うこともできる。
As means for switching between cross-correlation measurement and auto-correlation measurement, the branch mirror is a semi-transparent mirror, the synthetic mirror is a total reflection mirror, and the semi-transparent mirror and the reflection mirror are formed so as to be removable. Alternatively, both the split mirror and the synthetic mirror may be semi-transmissive mirrors so that the cross-correlation signal and the auto-correlation signal are superimposed and collected, and both measurements may be performed at once.

【0047】〔作用〕サンプリング光に可変遅延を与
え、被測定信号光とともに、光非線形効果を呈する媒質
内に入射結集し、該媒質内で発生する非線形信号を電気
信号に変換し、上記可変遅延の関数として測定する相互
相関計において、上記サンプリング光を分岐する分岐
鏡、及び、分岐されたサンプリング光を被測定信号光の
光軸に一致させる合成鏡を付加する。これにより、被測
定信号の代わりに分岐されたサンプリング光が光サンプ
リング測定されることとなり、自己相関信号の測定機能
が付与される。
[Operation] A variable delay is given to the sampling light, and it is incident together with the signal light to be measured into a medium exhibiting an optical non-linear effect, and the non-linear signal generated in the medium is converted into an electric signal. In the cross-correlator measuring as a function of the above, a splitting mirror for splitting the sampling light and a combining mirror for making the split sampling light coincide with the optical axis of the signal light to be measured are added. As a result, the sampling light branched instead of the signal under measurement is subjected to optical sampling measurement, and the function of measuring the autocorrelation signal is provided.

【0048】このとき、サンプリング光の入射端から上
記分岐鏡を経て上記合成鏡に至る光路の長さと、被測定
信号光の入射端から上記合成鏡に至る光路の長さとが、
等しくなるよう形成すれば、相互相関測定に係る遅延時
間の原点と、自己相関測定に係る遅延時間の原点が一致
し、遅延時間位置のずれを生じないようにできる。上記
分岐鏡を半透鏡とし、上記合成鏡を全反射鏡とし、これ
ら半透鏡と全反射鏡を抜き差し可能なように形成すれ
ば、本来の相互相関測定に係る光学系の調整を乱すこと
が全くなく相互相関測定と自己相関測定を切り替えて行
うことができる。
At this time, the length of the optical path from the incident end of the sampling light to the combining mirror via the branching mirror and the length of the optical path from the incidence end of the signal light to be measured to the combining mirror are:
If they are formed to be equal, the origin of the delay time related to the cross-correlation measurement and the origin of the delay time related to the auto-correlation measurement coincide, and it is possible to prevent the shift of the delay time position. If the branch mirror is a semi-transparent mirror, the synthetic mirror is a total reflection mirror, and these semi-transparent mirrors and the total reflection mirror are formed so as to be able to be inserted and removed, it will completely disturb the adjustment of the optical system related to the original cross-correlation measurement. It is possible to switch between cross-correlation measurement and auto-correlation measurement without any need.

【0049】または、上記分岐鏡と上記合成鏡の両方を
半透鏡とすれば、相互相関信号と自己相関信号が重ね合
わされて採取され、両信号の同時測定が実現される。従
来例に示したマイケルソン型の干渉計を変形した光学遅
延線を有する相関計に対しても、形式的に、サンプリン
グ光を分岐する分岐鏡、及び、分岐されたサンプリング
光を被測定信号光軸に一致させる合成鏡を付加すること
はできる。
Alternatively, if both the splitting mirror and the combining mirror are semi-transparent mirrors, the cross-correlation signal and the auto-correlation signal are superimposed and sampled, and simultaneous measurement of both signals is realized. Even for a correlator having an optical delay line modified from the Michelson-type interferometer shown in the conventional example, a branching mirror for branching the sampling light and a branching sampling light for the signal light to be measured are formally formed. It is possible to add a synthetic mirror that matches the axis.

【0050】例えば、図6において、直角反射鏡626
から反射鏡627に向かう光路に分岐鏡を挿入し、直角
反射プリズム631から反射器628に向かう光路に合
成鏡を挿入し、直角反射鏡により分岐鏡からの反射光を
合成鏡に向け入射すればよい。しかしながら、これによ
っては、サンプリング光の入射端から上記分岐鏡を経て
上記合成鏡に至る光路の長さと、被測定信号光の入射端
から上記合成鏡に至る光路の長さとを、等しくすること
が決してできない。
For example, in FIG.
If the split mirror is inserted into the optical path from the mirror mirror 627 to the reflecting mirror 627, the combining mirror is inserted into the optical path from the right-angle reflecting prism 631 to the reflector 628, and the reflected light from the split mirror is incident on the combining mirror by the right-angle reflecting mirror. Good. However, according to this, it is possible to make the length of the optical path from the incident end of the sampling light to the combining mirror through the branch mirror equal to the length of the optical path from the incidence end of the signal light to be measured to the combining mirror. I can never do that.

【0051】すなわち、従来例に示したようなマイケル
ソン型の干渉計を変形した光路構成では、本発明の十分
な効果を発揮させることができない。そこで、本発明の
相関計では、サンプリング光の入射端から非線形結晶へ
の集束レンズまでの光路、及び、被測定信号光の入射端
から上記集束レンズまでの光路のそれぞれを鍵型とし
た。ここで、これらの鍵型の3辺を順に軸部、水平部、
鍵部と呼ぶことにする。
That is, the optical path configuration obtained by modifying the Michelson-type interferometer as shown in the conventional example cannot exert the sufficient effect of the present invention. Therefore, in the correlator according to the present invention, the optical path from the incident end of the sampling light to the focusing lens to the nonlinear crystal and the optical path from the incident end of the signal light to be measured to the focusing lens are key-shaped. Here, the three sides of these key shapes are sequentially described as a shaft portion, a horizontal portion,
I will call it the key part.

【0052】サンプリング光光路の鍵型と、被測定信号
光光路の鍵型とで、各軸部、各水平部、各鍵部はそれぞ
れ平行となるように構成される。さらに、サンプリング
光光路の鍵型と被測定信号光光路の鍵型の全長が、相等
しくなるように、かつ、被測定信号光光路の鍵型の水平
部をサンプリング光光路の鍵型の水平部に比して長くな
るように構成する。
With the key type of the sampling optical path and the key type of the signal light path to be measured, each axis, each horizontal part, and each key are configured to be parallel to each other. Further, the total length of the key type of the sampling optical path and the key type of the signal light path to be measured are equal to each other, and the key-type horizontal part of the signal light path to be measured is connected to the key-type horizontal part of the sampling light path. It is configured to be longer than.

【0053】このとき、被測定信号光光路の鍵型の水平
部とサンプリング光光路の鍵型の軸部が交差することと
なる。ここで、サンプリング光光路の鍵型の軸部上で、
端点と上記交差点の間の点に分岐鏡を、さらに、被測定
信号光光路の鍵型の水平郡上で、軸部への屈曲点と上記
交差点の中点に合成鏡を配置する。
At this time, the key-shaped horizontal portion of the optical path of the signal under test and the key-shaped axis of the sampling optical path intersect. Here, on the key-shaped shaft of the sampling optical path,
A branching mirror is arranged at a point between the end point and the intersection, and a composite mirror is arranged at a bending point to an axis and a middle point of the intersection on a key-shaped horizontal group of the signal light path to be measured.

【0054】分岐鏡と合成鏡を結ぶ反射鏡は、分岐鏡か
ら反射鏡に向かう光路が鍵型の水平部に平行に、また反
射鏡から合成鏡に向かう光路が鍵型の軸部に平行になる
よう配置する。このとき、合成鏡から直角反射鏡に向か
う光路長は、軸部への屈曲点から合成鏡までの光路長と
恒当的に等しくなる。
In the reflecting mirror connecting the splitting mirror and the combining mirror, the optical path from the splitting mirror to the reflecting mirror is parallel to the key-shaped horizontal portion, and the optical path from the reflecting mirror to the combining mirror is parallel to the key-shaped shaft. Arrange so that At this time, the optical path length from the combining mirror to the right-angle reflecting mirror becomes permanently equal to the optical path length from the bending point to the shaft to the combining mirror.

【0055】その結果、サンプリング光の入射端から上
記分岐鏡を経て上記合成鏡に至る光路の長さと、被測定
信号光の入射端から上記合成鏡に至る光路の長さとが、
相等しくなる。以上の議論は、2つの鍵型の軸部と水平
部の挟む角、或いは水平部と鍵部の挟む角如何に依らず
成り立つが、サンプリング光に鍵部の光軸変化を生ずる
ことなく可変遅延を与えるためには、2つの鍵型の軸部
と鍵部とが互いに平行であることが要請される。
As a result, the length of the optical path from the incident end of the sampling light to the combining mirror via the split mirror and the length of the optical path from the incidence end of the signal light to be measured to the combining mirror are:
Become equal. The above discussion holds regardless of the angle between the two key-shaped shafts and the horizontal part, or the angle between the horizontal part and the key part. However, the variable delay without changing the optical axis of the key part in the sampling light. In order to provide the following, it is required that the two key-shaped shaft portions and the key portion are parallel to each other.

【0056】[0056]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明の相互相関計の基本
構成を示す図であり、サンプリング光及び被測定信号光
の双方を空間ビーム入射型とした状態を示す。この構成
において、相互相関計の非線形信号の採取に係る部分
は、従来例の相互相関計と同様で、集束レンズ121、
非線形結晶122、絞り123、集光レンズ124、及
び、光検出器125により構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a cross-correlator of the present invention, and shows a state where both a sampling light and a signal light to be measured are of a spatial beam incident type. In this configuration, the portion of the cross-correlator relating to the acquisition of the nonlinear signal is the same as the cross-correlator of the conventional example, and the focusing lens 121,
It comprises a nonlinear crystal 122, a stop 123, a condenser lens 124, and a photodetector 125.

【0057】ここでも、従来例同様、非線形効果として
は、非線形結晶122中での和周波発生効果を用いる場
合を例示している。図示例において、サンプリング光の
鍵型光路は、サンプリング光入射端101から直角反射
鏡109、さらに直角反射鏡110を経て集束レンズ1
21に至る。
Here, as in the conventional example, the case where the sum frequency generation effect in the nonlinear crystal 122 is used as the nonlinear effect is illustrated. In the illustrated example, the key-shaped optical path of the sampling light is transmitted from the sampling light incident end 101 through the right-angle reflecting mirror 109 and further through the right-angle reflecting mirror 110 to the focusing lens 1.
It reaches 21.

【0058】また、被測定信号光の鍵型光路は、信号光
入射端102から直角反射鏡112、さらに直角反射鏡
113を経て集束レンズ121に至る。サンプリング光
の鍵型光路の軸部の長さ、即ちサンプリング光入射端1
01から直角反射鏡109に至る距離をα、同水平部の
長さ、即ち直角反射鏡109から直角反射鏡110に至
る距離をhと書こう。
The key-shaped optical path of the signal light to be measured extends from the signal light incident end 102 to the converging lens 121 via the right angle reflecting mirror 112 and the right angle reflecting mirror 113. The length of the axis of the keyed optical path of the sampling light, that is, the sampling light incident end 1
Let α be the distance from 01 to the right-angle reflector 109, and h be the length of the horizontal part, ie, the distance from the right-angle reflector 109 to the right-angle reflector 110.

【0059】一方、被測定信号光の鍵型光路の軸部の長
さ、即ち信号光入射端102から直角反射鏡112に至
る距離をα′、同水平部の長さ、即ち直角反射鏡112
から直角反射鏡113に至る距離をh′と書く。サンプ
リング光光路の鍵型と、被測定信号光光路の鍵型の全長
が、相等しくなる条件は、下式(6)に示される。 h′−h=2(α−α′) …(6)
On the other hand, the length of the axis portion of the key-shaped optical path of the signal light to be measured, that is, the distance from the signal light incident end 102 to the right-angle reflecting mirror 112 is α ', and the length of the horizontal portion, that is, the right-angle reflecting mirror 112
Is written as h '. The condition that the total length of the key type of the sampling optical path and the total length of the key type of the signal light path to be measured are equal is expressed by the following equation (6). h′−h = 2 (α−α ′) (6)

【0060】ここで、2つの鍵型において鍵部の長さの
差は、軸部の長さの差に等しいことを用いている。図
中、サンプリング光の鍵型光路の軸部と、被測定信号光
光路の鍵型の水平部が光路交差点126において交差し
ている。
Here, the difference between the lengths of the key portions in the two key types is equal to the difference between the lengths of the shaft portions. In the figure, the axis of the key-shaped optical path of the sampling light and the key-shaped horizontal part of the optical path of the signal under test intersect at the optical path intersection 126.

【0061】サンプリング光光路上、この光路交差点1
26に至る以前に分岐鏡114が配置される。また、被
測定信号光光路上、直角反射鏡112と光路交差点12
6の二等分点に合成鏡118が配置される。
On the sampling optical path, this optical path intersection 1
Before reaching 26, the branch mirror 114 is arranged. Also, on the optical path of the signal under test, the right-angle reflecting mirror 112 and the optical path intersection 12
The combining mirror 118 is arranged at the bisecting point of No. 6.

【0062】分岐鏡114から鍵型光路の水平部に平行
に引いた直線と合成鏡118から鍵型光路の軸部に平行
に引いた直線の交点に、直角反射鏡116が配置され
る。この結果、サンプリング光入射端101から分岐鏡
114及び直角反射鏡116を経て合成鏡118に至る
光路の長さと、信号光入射端102から直角反射鏡11
2を経て合成鏡118に至る光路の長さとが、相等しく
なる。
A right angle reflecting mirror 116 is disposed at the intersection of a straight line drawn in parallel with the horizontal portion of the key-shaped optical path from the branch mirror 114 and a straight line drawn in parallel with the axis of the key-shaped optical path from the combining mirror 118. As a result, the length of the optical path from the sampling light incidence end 101 to the combining mirror 118 via the branch mirror 114 and the right angle reflection mirror 116, and the length of the optical path from the signal light incidence end 102 to the right angle reflection mirror 11
The length of the optical path that reaches the combining mirror 118 via the line 2 becomes equal.

【0063】これは、サンプリング光入射端101から
分岐鏡114までの距離と直角反射鏡116から合成鏡
118までの距離の和が、信号光入射端102から直角
反射鏡112までの距離に相等しく、かつ、分岐鏡11
4から直角反射鏡116までの距離が、直角反射鏡11
2から合成鏡118までの距離に相等しいことから、容
易に首肯されるであろう。
This is because the sum of the distance from the sampling light incident end 101 to the split mirror 114 and the distance from the right angle reflecting mirror 116 to the combining mirror 118 are equal to the distance from the signal light incident end 102 to the right angle reflecting mirror 112. And the branch mirror 11
The distance from the right-angle reflector 116 to the right-angle reflector 116 is
It will be readily appreciated that this is equal to the distance from 2 to the synthetic mirror 118.

【0064】サンプリング光光路側で、直角反射鏡10
9及び直角反射鏡110は、平行移動台111上に配置
され、式(6)の成り立つ位置、即ち遅延時間原点の周
りで、該直角反射鏡109への入射光軸、すなわちサン
プリング光路の鍵型の軸部に平行な方向に並進移動可能
なように構成される。この並進移動に伴ってサンプリン
グ光路の鍵型の鍵部、即ち直角反射鏡110から集束レ
ンズ121への出射光軸が変位しないために、直角反射
鏡109への入射光軸と直角反射鏡110からの出射光
軸が平行であることが必要である。
On the optical path side of the sampling light, the right angle reflecting mirror 10
9 and the right-angle reflecting mirror 110 are arranged on the translation stage 111, and the optical axis incident on the right-angle reflecting mirror 109, that is, the key shape of the sampling optical path, around the position where the equation (6) holds, that is, around the origin of the delay time. Is configured to be capable of translating in a direction parallel to the axis of. With this translation, the key-shaped key portion of the sampling optical path, that is, the output optical axis from the right-angle reflector 110 to the focusing lens 121 is not displaced, so that the incident optical axis to the right-angle reflector 109 and the right-angle reflector 110 Need to be parallel.

【0065】ここで、平行移動台111を駆動し、サン
プリング光パルス側の直角反射鏡119及び直角反射鏡
110を並進移動させつつ、光検出器125の出力電気
信号を計測・記録してゆく。こうして、本構成の相互相
関計において、光サンプリング測定を行う機能が実現さ
れる。
Here, the parallel moving table 111 is driven to measure and record the electric signal output from the photodetector 125 while translating the right-angle mirror 119 and the right-angle mirror 110 on the sampling light pulse side. Thus, in the cross-correlator of this configuration, a function of performing optical sampling measurement is realized.

【0066】この際、分岐鏡114と合成鏡118が取
り除かれた状態では、従来例の相互相関計と等価な相互
相関信号が得られる。一方、分岐鏡によって分岐された
サンプリング光が自己相関光路117を経て合成鏡11
8によって信号光路に流入されている状態では、サンプ
リング光の自己相関信号が得られることとなる。
At this time, a cross-correlation signal equivalent to that of the conventional cross-correlator is obtained with the split mirror 114 and the combining mirror 118 removed. On the other hand, the sampling light split by the splitting mirror passes through the autocorrelation optical path 117 and is combined with the composite mirror 11.
In the state where the signal 8 flows into the signal light path, an autocorrelation signal of the sampling light is obtained.

【0067】しかも、このとき、式(6)の成り立つ位
置、即ち遅延時間原点において、必ず自己相関信号が最
大値をとる。こうして本発明の相互相関計では、相互相
関測定に係る遅延時間の原点と、自己相関測定に係る遅
延時間の原点が必ず一致するのである。
Further, at this time, the autocorrelation signal always takes the maximum value at the position where the equation (6) holds, that is, at the origin of the delay time. Thus, in the cross-correlator of the present invention, the origin of the delay time for the cross-correlation measurement always coincides with the origin of the delay time for the auto-correlation measurement.

【0068】[0068]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕本発明の第1の実施例を図2に示す。本実
施例は、相互相関測定と自己相関測定の切り替えのため
に、分岐鏡、合成鏡の双方を挿入・離脱可能としたもの
である。
Embodiment 1 FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention. In this embodiment, in order to switch between the cross-correlation measurement and the auto-correlation measurement, both the split mirror and the synthetic mirror can be inserted and removed.

【0069】尚、図2では、サンプリング光及び被測定
信号光の双方を光ファイバ入射型とした構成を示してあ
る。図2に示すように、サンプリング光入射端に、ファ
イバコネクタ104を介してサンプリング光ファイバ1
03の先端が位置し、該ファイバを出射したサンプリン
グ光パルスは、コリメートレンズ105によって平行な
空間ビームに変えられる。
FIG. 2 shows a configuration in which both the sampling light and the signal light to be measured are of an optical fiber incidence type. As shown in FIG. 2, the sampling optical fiber 1 is connected to the sampling light incident end via a fiber connector 104.
The sampling light pulse emitted from the fiber at the tip of 03 is converted into a parallel spatial beam by the collimating lens 105.

【0070】また、信号光入射端に、ファイバコネクタ
107を介して信号光ファイバ106の先端が位置し、
該ファイバを出射した被測定光信号は、コリメートレン
ズ108によって平行な空間ビームに変えられる。この
場合、2つのコリメートレンズ105、108として、
波長分散特性の揃ったものを用いれば、式(6)に従っ
て、ファイバコネクタ104から直角反射鏡109、さ
らに直角反射鏡110を経て集束レンズ121に至るサ
ンプリング光の鍵型光路とファイバコネクタ107から
直角反射鏡112、さらに直角反射鏡113を経て集束
レンズ121に至る被測定信号光の鍵型光路の全長を相
等しくし、遅延時間原点を設定できる。
The distal end of the signal optical fiber 106 is located at the signal light incident end via the fiber connector 107,
The measured optical signal emitted from the fiber is converted into a parallel spatial beam by the collimating lens 108. In this case, as two collimating lenses 105 and 108,
If the one having uniform wavelength dispersion characteristics is used, the key-shaped optical path of the sampling light from the fiber connector 104 to the right angle reflecting mirror 109 and further to the converging lens 121 via the right angle reflecting mirror 110 and the right angle from the fiber connector 107 according to the equation (6). The total length of the key-shaped optical paths of the signal light to be measured which reaches the focusing lens 121 via the reflecting mirror 112 and the right-angle reflecting mirror 113 is made equal, and the origin of the delay time can be set.

【0071】例えば、サンプリング光の鍵型光路につい
て軸部長αを155mm、水平部長hを70mmに、ま
た被測定信号光の鍵型光路について軸部長α′を118
mm、水平部長h′を144mmにしたので、式(6)
が成り立ち、両鍵型光路の全長が等しくなる。分岐鏡と
しては、厚さd=1mmの石英ガラス基板に誘電体多層
膜蒸着を施したθ=45°入射1:1分岐半透鏡115
を用いた。
For example, the axis length α is set to 155 mm and the horizontal length h is set to 70 mm for the keyed optical path of the sampling light, and the axis length α ′ is set to 118 for the keyed optical path of the signal light to be measured.
mm, and the horizontal length h ′ is set to 144 mm.
Holds, and the total lengths of both key type optical paths are equal. As the branch mirror, θ = 45 ° incident 1: 1 branch semi-transparent mirror 115 obtained by depositing a dielectric multilayer film on a quartz glass substrate having a thickness of d = 1 mm
Was used.

【0072】この半透鏡の基板は、2つの理由から薄い
ことが推奨される。第一は基板の波長分散の観点であ
り、基板の屈折率をn、単位伝搬長当たりの分散をD
(0)とするとき、基板を透過する際に蒙る波長分散D
は、下式(7)に示すように、厚さdに比例する。
It is recommended that the substrate of the semi-transparent mirror be thin for two reasons. The first is the viewpoint of the wavelength dispersion of the substrate, where n is the refractive index of the substrate and D is the dispersion per unit propagation length.
(0) , the chromatic dispersion D when transmitted through the substrate
Is proportional to the thickness d as shown in the following equation (7).

【0073】 D=nD(0)d/(n2−sin2θ)1/2 …(7) 式(7)に、石英ガラスの波長1.55μmにおける
値、即ち、n=1.444、D(0)=ー28fs2/mm
を代入すると、本実施例の半透鏡115の波長分散Dと
して、−32fs2が得られる。この波長分散によるパ
ルス幅の広がりは、50fsのパルスに対してすら、僅
か0.06%にすぎず、十分小さい波長分散に抑えるこ
とができた。
D = nD (0) d / (n 2 −sin 2 θ) 1/2 (7) In the equation (7), the value at a wavelength of 1.55 μm of quartz glass, that is, n = 1.444, D (0) = -28 fs 2 / mm
Is substituted, −32 fs 2 is obtained as the wavelength dispersion D of the semi-transparent mirror 115 of this embodiment. The spread of the pulse width due to the chromatic dispersion was only 0.06% even for a pulse of 50 fs, and it was possible to suppress the chromatic dispersion to a sufficiently small value.

【0074】第二は基板による光軸の横ずれの観点であ
り、基板の挿入前後での出射ビームの横方向の変位量w
は、下式(8)に示すように、やはり厚さdに比例す
る。 w=d{1−cosθ/(n2−sin2θ)1/2}sinθ …(8) 式(8)から、本実施例の半透鏡115に伴う変位量w
を、0.3mmと見積もることができる。
The second is the viewpoint of the lateral displacement of the optical axis due to the substrate, and the lateral displacement amount w of the output beam before and after the insertion of the substrate.
Is also proportional to the thickness d, as shown in the following equation (8). w = d {1−cos θ / (n 2 −sin 2 θ) 1/2 } sin θ (8) From equation (8), the displacement amount w associated with the semi-transparent mirror 115 of the present embodiment.
Can be estimated to be 0.3 mm.

【0075】この横ずれは、2枚の直角反射鏡109、
110を経た後、集束レンズ121上では、2倍となっ
て現れる。本実施例の場合、集束レンズ121上でサン
プリング光と被測定信号光の間の光軸の間隔は、4mm
に、また両光線のビーム径は1.5mmに設定した。
This lateral displacement is caused by two right-angle reflecting mirrors 109,
After passing through 110, it appears twice on the converging lens 121. In the case of the present embodiment, the distance between the sampling light and the signal light to be measured on the focusing lens 121 is 4 mm.
The beam diameter of both light beams was set to 1.5 mm.

【0076】この状態に対しての0.6mmの横ずれ
は、ぎりぎり許容できる範囲内にあるということができ
る。合成鏡としては、直角反射鏡119を用いた。この
直角反射鏡119の設置位置は、被測定信号光光路の鍵
型の水平部上で、直角反射鏡112から、2つのファイ
バコネクタ104、107の間隔の丁度半分だけ離れた
点に設定した。
It can be said that a lateral displacement of 0.6 mm from this state is within a marginally allowable range. As a synthetic mirror, a right angle reflecting mirror 119 was used. The position of the right-angle reflecting mirror 119 was set at a point on the key-shaped horizontal portion of the optical path of the signal light to be measured, which was exactly half the distance between the two fiber connectors 104 and 107 from the right-angle reflecting mirror 112.

【0077】直角反射鏡112と光路交差点126の間
の距離は、2つのファイバコネクタ104、107の間
隔に等しいので、これにより、直角反射鏡112と光路
交差点126の二等分点に合成鏡118を配置する上述
の条件が満足されることになる。本実施例の場合、2つ
のファイバコネクタ104、107の間隔が、70mm
なので、直角反射鏡119の位置は直角反射鏡112か
ら測って35mmの点とした。
Since the distance between the right angle reflecting mirror 112 and the optical path intersection 126 is equal to the distance between the two fiber connectors 104 and 107, the distance between the right angle reflecting mirror 112 and the optical path intersection 126 is divided into two by the combining mirror 118. Will be satisfied. In the case of this embodiment, the distance between the two fiber connectors 104 and 107 is 70 mm.
Therefore, the position of the right angle reflecting mirror 119 was set to a point of 35 mm measured from the right angle reflecting mirror 112.

【0078】本実施例において、半透鏡115と直角反
射鏡119は、それぞれ切り替え可能なマウントに装着
され、光路上から離脱することができる。この種のマウ
ントは、装着された鏡を光路上に復した際、元の方位角
・仰角が高精度に再現される機能を有する。
In this embodiment, the semi-transparent mirror 115 and the right-angle reflecting mirror 119 are mounted on switchable mounts, respectively, and can be separated from the optical path. This type of mount has a function of accurately reproducing the original azimuth and elevation when the mounted mirror is returned to the optical path.

【0079】本実施例の場合、鏡装着部の下方にある回
転軸を中心として、鏡を方位角・仰角の調整機構ごと回
転することで、挿入・離脱を切り替える形式のマウント
を用いた。勿論、例えば、鏡をスライドして挿入・離脱
を切り替える、或いは、鏡を調整機構ごと面内で回転し
て挿入・離脱を切り替えといった他の形式のマウントも
同様にして適用できることは言うまでもない。
In the case of the present embodiment, a mount is used which switches between insertion and detachment by rotating the mirror together with an azimuth / elevation angle adjustment mechanism about a rotation axis below the mirror mounting portion. Of course, it goes without saying that other types of mounts can be applied in the same manner, for example, by switching the insertion / removal by sliding the mirror, or by switching the mirror in the plane together with the adjustment mechanism to switch the insertion / removal.

【0080】本実施例装置において、自己相関測定時に
は、半透鏡115と直角反射鏡119の両者を光路内に
挿入する。この時、信号光ファイバ106から入射する
被測定信号光は、直角反射鏡119によって遮られ、直
角反射鏡113に向かって透過することはない。
In the apparatus of the present embodiment, when measuring the autocorrelation, both the semi-transparent mirror 115 and the right-angle reflecting mirror 119 are inserted into the optical path. At this time, the signal light to be measured entering from the signal optical fiber 106 is blocked by the right-angle reflecting mirror 119 and does not transmit toward the right-angle reflecting mirror 113.

【0081】半透鏡115によって分岐され、自己相関
光路117を辿るサンプリング光のみが、直角反射口1
9を経て直角反射鏡113に入射することとなる。ここ
で、平行移動台111を駆動し、サンプリング光パルス
側の直角反射鏡109及び直角反射鏡110を並進移動
させつつ、光検出器125の出力電気信号を計測・記録
してゆくことで、図3(a)に示すような相関信号が得
られた。
Only the sampling light branched by the semi-transparent mirror 115 and following the autocorrelation light path 117 is reflected by the right-angle reflection port 1.
9 and enters the right angle reflecting mirror 113. Here, by driving the translation stage 111 and translating the right-angle reflecting mirror 109 and the right-angle reflecting mirror 110 on the side of the sampling light pulse, the output electric signal of the photodetector 125 is measured and recorded. A correlation signal as shown in FIG. 3 (a) was obtained.

【0082】これは、サンプリング光自身を光サンプリ
ング測定した結果であるので自己相関信号に相当する。
この自己相関信号は、遅延時間原点の周りに現れ、かつ
自己相関波形の幅は200fsと正しい値が得られてい
る。
Since this is a result of optical sampling measurement of the sampling light itself, it corresponds to an autocorrelation signal.
This autocorrelation signal appears around the origin of the delay time, and the width of the autocorrelation waveform is a correct value of 200 fs.

【0083】本サンプリング光パルスは、CrドープY
AG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レー
ザによって発生された中心波長1.55μmのパルスで
あり、レーザ光源直後で測った自己相関信号の幅は、1
30fsであった。図3(a)に示した自己相関波形の
幅がこれに比して若干広がっているのは、サンプリング
光ファイバを伝搬することに伴われる光ファイバの波長
分散に起因したパルス広がりを反映している。
The sampling light pulse is a Cr-doped Y
A pulse having a center wavelength of 1.55 μm generated by an AG (yttrium aluminum garnet) laser. The width of the autocorrelation signal measured immediately after the laser light source is 1
30 fs. The reason why the width of the autocorrelation waveform shown in FIG. 3A is slightly widened is that the pulse spread caused by the chromatic dispersion of the optical fiber accompanying propagation through the sampling optical fiber is reflected. I have.

【0084】一方、本実施例装置において、相互相関測
定時には、上記切り替え可能なマウントに装着した半透
鏡115と直角反射鏡119の両者を光路内から離脱す
る。この結果、両者はそれぞれ図2中に半透鏡115−
1、及び直角反射鏡119−1で示した位置に離脱さ
れ、それぞれの光路上から取り除かれる。この時には、
信号光ファイバ106から入射する被測定信号光が、直
角反射鏡113に入射する。半透鏡115が取り除かれ
ているので、サンプリング光が分岐されることはなく自
己相関光路117上には何も現れない。
On the other hand, in the apparatus of this embodiment, at the time of cross-correlation measurement, both the semi-transparent mirror 115 and the right-angle reflecting mirror 119 mounted on the switchable mount are separated from the optical path. As a result, both are shown in FIG.
1 and the position shown by the right-angle reflecting mirror 119-1 and are removed from the respective optical paths. At this time,
The signal light to be measured entering from the signal optical fiber 106 enters the right angle reflecting mirror 113. Since the semi-transparent mirror 115 has been removed, the sampling light is not split and nothing appears on the autocorrelation optical path 117.

【0085】ここで、半透鏡115を相互相関測定時に
は離脱させることは原理的な要請ではなく半透鏡115
を挿入したままでも相互相関測定を行える。半透鏡11
5を挿入したままにする場合、上述の基板による光軸の
横ずれへの考慮は不要となる。
Here, it is not a principle requirement that the semi-transparent mirror 115 be separated during the cross-correlation measurement, and the semi-transparent mirror 115 is not required.
The cross-correlation measurement can be performed even with the insertion. Semi-transparent mirror 11
In the case where 5 is left inserted, it is not necessary to consider the above-described lateral displacement of the optical axis due to the substrate.

【0086】ただし、半透鏡115を挿入したままにす
ると、1:1に分岐されて自己相関光路を辿る分のサン
プリング光が無駄になり、相互相関測定の感度が半分に
低下するという問題がある。それ故、相互相関測定時に
は、半透鏡115も光路から離脱する方が良い。
However, if the semi-transparent mirror 115 is left inserted, there is a problem that the sampling light for branching 1: 1 and following the autocorrelation optical path is wasted, and the sensitivity of the cross-correlation measurement is reduced by half. . Therefore, at the time of the cross-correlation measurement, it is better that the semi-transparent mirror 115 is also separated from the optical path.

【0087】ここで、平行移動台111を駆動し、サン
プリング光パルス側の直角反射鏡109及び直角反射鏡
110を並進移動させつつ、光検出器125の出力電気
信号を計測・記録してゆくことで、図3(b)に示すよ
うな相関信号が得られた。これは、被測定信号光を光サ
ンプリング測定した結果であるので相互相関信号に相当
する。
Here, while driving the translation stage 111 to translate and move the right-angle mirror 109 and the right-angle mirror 110 on the sampling light pulse side, the output electric signal of the photodetector 125 is measured and recorded. Thus, a correlation signal as shown in FIG. 3B was obtained. Since this is a result of optical sampling measurement of the signal light to be measured, it corresponds to a cross-correlation signal.

【0088】この相互相関信号上に、上の図3(a)の
自己相関信号に匹敵するよな鋭い変化が見られないこと
から、本測定の場合、被測定信号光の波形の詳細を把握
するに十分な時間分解能が得られていると見積もること
ができる。以上のように、本実施例装置によって、遅延
時間の原点を保ったまま、自己相関測定と相互相関測定
を容易に切り替えて行うことができた。
In this cross-correlation signal, a sharp change comparable to the auto-correlation signal shown in FIG. 3A is not found, so that in the case of this measurement, the details of the waveform of the signal light to be measured are grasped. It can be estimated that sufficient time resolution is obtained. As described above, the apparatus of the present embodiment was able to easily switch between the auto-correlation measurement and the cross-correlation measurement while maintaining the origin of the delay time.

【0089】〔実施例2〕本発明の第2の実施例を図4
に示す。本実施例では、分岐鏡、合成鏡に双方に半透鏡
を用いたので、相互相関測定と自己相関測定を同時に行
える。この場合、分岐鏡位置の半透鏡115、及び合成
鏡位置の半透鏡120は、挿入した位置に固定されるの
で、上記の実施例で用いた切り替え可能なマウントは不
要である。
[Embodiment 2] FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
Shown in In this embodiment, since the transflective mirror is used for both the split mirror and the synthetic mirror, the cross-correlation measurement and the auto-correlation measurement can be performed simultaneously. In this case, since the semi-transparent mirror 115 at the branch mirror position and the semi-transparent mirror 120 at the composite mirror position are fixed at the inserted positions, the switchable mount used in the above embodiment is unnecessary.

【0090】これら半透鏡としては、厚さd=1mmの
石英ガラス基板に誘電体多層膜蒸着を施したθ=45°
入射1:1分岐のものを用いた。この半透鏡の基板は、
上述の基板の波長分散の観点から薄いことが推奨され
る。ここでは、上述の半透鏡の基板による光軸の横ずれ
への考慮は不要となる。
As these semi-transparent mirrors, a dielectric multilayer film was deposited on a quartz glass substrate having a thickness of d = 1 mm and θ = 45 °
The one having an incident 1: 1 branch was used. The substrate of this semi-transparent mirror is
It is recommended to be thin from the viewpoint of the wavelength dispersion of the substrate described above. Here, it is not necessary to consider the lateral displacement of the optical axis due to the substrate of the semi-transparent mirror.

【0091】本実施例装置において、サンプリング光フ
ァイバ103から入射したサンプリング光パルスは、半
透鏡115により1:1に分岐され、その半分が自己相
関光路117を辿って半透鏡120に到達する。ここ
で、到達した分のサンプリング光パルスが1:1に分岐
され、うち半分が直角反射鏡113に向かう。
In the apparatus of this embodiment, the sampling light pulse incident from the sampling optical fiber 103 is branched 1: 1 by the semi-transparent mirror 115, and half of the pulse reaches the semi-transparent mirror 120 along the autocorrelation optical path 117. Here, the reached sampling light pulse is branched into 1: 1, and half of the pulse goes to the right angle reflecting mirror 113.

【0092】結局、自己相関測定に関しては、元のサン
プリング光パルスの4分の1が、サンプリング光パルス
の2分の1によってサンプリング測定されることとな
る。一方、信号光ファイバ106から入射した被測定信
号光は半透鏡120により1:1に分岐され、その半分
が直角反射鏡113に達する。
As a result, in the autocorrelation measurement, one fourth of the original sampling light pulse is sampled and measured by one half of the sampling light pulse. On the other hand, the signal light to be measured incident from the signal optical fiber 106 is split 1: 1 by the semi-transmissive mirror 120, and half of the light reaches the right-angle reflecting mirror 113.

【0093】従って、相互相関測定に関しては、被測定
信号光の半分が、サンプリング光パルスの2分の1によ
ってサンプリング測定されることとなる。このことか
ら、本実施例装置における測定感度は、上の第1実施例
装置に比して、自己相関測定については2分の1、相互
相関測定については4分の1となる。その他は、実施例
1に準ずる。
Therefore, as for the cross-correlation measurement, half of the signal light to be measured is sampled and measured by a half of the sampling light pulse. From this, the measurement sensitivity in the apparatus of the present embodiment is one-half for the autocorrelation measurement and one-fourth for the cross-correlation measurement as compared with the first embodiment. Others are the same as in the first embodiment.

【0094】本実施例装置で、平行移動台111を駆動
し、サンプリング光パルス側の直角反射鏡109及び直
角反射鏡110を並進移動させつつ、光検出器125の
出力電気信号を計測・記録してゆくことで、図5に示す
ような相関信号が得られた。この相関信号上には、遅延
時間原点周りの自己相関信号と、遅延時間3.3ps周
りの相互相関信号が重量されて、一挙に測定されてい
る。
In the apparatus of the present embodiment, the parallel moving table 111 is driven to translate and move the right-angle mirror 109 and the right-angle mirror 110 on the sampling light pulse side while measuring and recording the output electric signal of the photodetector 125. As a result, a correlation signal as shown in FIG. 5 was obtained. On this correlation signal, an autocorrelation signal around the origin of the delay time and a cross-correlation signal around the delay time of 3.3 ps are weighed and measured at once.

【0095】この測定の際、自己相関信号と、相互相関
信号が遅延時間原点周りで重なって分離できなくなるの
を避けるために、予め本実施例装置の外部で被測定信号
光に光路長1mm分の遅延を付与した。また、自己相関
信号と、相互相関信号の波高を同程度とするために、サ
ンプリング光ファイバ103を出射するサンプリング光
の尖頭強度と、信号光ファイバを出射する被測定信号光
の尖頭強度の比が、概略2:1となるよう本実施例装置
の外部で強度を調整している。
At the time of this measurement, in order to prevent the auto-correlation signal and the cross-correlation signal from being overlapped around the origin of the delay time and becoming inseparable, a signal path length of 1 mm was previously added to the signal light to be measured outside the apparatus of this embodiment. Was given a delay. Further, in order to make the wave heights of the autocorrelation signal and the cross-correlation signal comparable, the peak intensity of the sampling light emitted from the sampling optical fiber 103 and the peak intensity of the signal light to be measured emitted from the signal optical fiber are measured. The strength is adjusted outside the device of this embodiment so that the ratio becomes approximately 2: 1.

【0096】以上のように、本実施例装置によっては、
遅延時間の原点を保ったまま、自己相関測定と相互相関
測定を同時に行うことができた。
As described above, depending on the apparatus of this embodiment,
The autocorrelation measurement and the cross-correlation measurement could be performed simultaneously while keeping the origin of the delay time.

【0097】[0097]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
相互相関計によれば、空間ビーム入射型・光ファイバ入
射型いずれとした場合でも、サンプリング光パルスの自
己相関信号の測定を高精度に行え、しかも自己相関信号
の現れる遅延時間位置が相互相関計の遅延時間原点周り
に固定され、かつ本来の相互相関測定に係る光学系の調
整を乱すことが全くない。したがって、相互相関計の使
用時に手軽にサンプリング光パルスの自己相関信号の測
定が行え、サンプリング光パルスの幅による時間分解能
の見積り或いはディコリレート演算を行える。本発明
は、相関計で用いる光非線形媒質または素子の種別に依
らず、また空間ビーム入射型または光ファイバ入射型を
問わず、広く用いることができ、相互相関測定の精度の
向上をもたらすので、工業的に大きな効果が得られる。
As described in detail above, according to the cross-correlator of the present invention, the measurement of the auto-correlation signal of the sampling light pulse is improved regardless of whether the light beam is of the spatial beam incidence type or the optical fiber incidence type. Accuracy is achieved, and the position of the delay time where the autocorrelation signal appears is fixed around the origin of the delay time of the cross-correlator, and the adjustment of the optical system related to the original cross-correlation measurement is not disturbed at all. Therefore, when the cross-correlator is used, the autocorrelation signal of the sampling light pulse can be easily measured, and the time resolution can be estimated based on the width of the sampling light pulse or the decorrelation operation can be performed. The present invention can be widely used irrespective of the type of optical nonlinear medium or element used in the correlator, and regardless of the spatial beam incidence type or the optical fiber incidence type, and can improve the accuracy of the cross-correlation measurement. A great effect is obtained industrially.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の相互相関計の基本構成を示す説明図で
ある。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a basic configuration of a cross-correlator of the present invention.

【図2】本発明の相互相関計の第1の実施例を示す説明
図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a first embodiment of the cross-correlator of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例に係る測定結果を示すグ
ラフであり、図3(a)はサンプリング光の自己相関測
定結果を、図3(b)は相互相関測定結果を示す。
FIGS. 3A and 3B are graphs showing measurement results according to the first example of the present invention, wherein FIG. 3A shows a measurement result of autocorrelation of sampling light, and FIG. 3B shows a measurement result of cross-correlation.

【図4】本発明の相互相関計の第2の実施例を示す説明
図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a second embodiment of the cross-correlator according to the present invention.

【図5】本発明の第2実施例による測定結果を示すグラ
フである。
FIG. 5 is a graph showing measurement results according to a second example of the present invention.

【図6】従来例の相互相関計の構成を示す説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional cross-correlator.

【図7】従来例装置による自己相関測定結果を示すグラ
フである。
FIG. 7 is a graph showing a result of autocorrelation measurement by a conventional apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 サンプリング光入射端 102 信号光入射端 103 サンプリング光ファイバ 104 ファイバコネクタ 105 コリメートレンズ 106 信号光ファイバ 107 ファイバコネクタ 108 コリメートレンズ 109,110 直角反射鏡 111 平行移動台 112,113 直角反射鏡 114 分岐鏡 115 半透鏡 115−1 半透鏡(離脱時) 116 直角反射鏡 117 自己相関光路 118 合成鏡 119 直角反射鏡 119−1 直角反射鏡(離脱時) 120 半透鏡 121 集束レンズ 122 非線形結晶 123 絞り 124 集光レンズ 125 光検出器 126 光路交差点 603 サンプリング光ファイバ 604 ファイバコネクタ 605 コリメートレンズ 606 信号光ファイバ 607 ファイバコネクタ 608 コリメートレンズ 611 平行移動台 613 直角反射鏡 621 集束レンズ 622 非線形結晶 623 絞り 624 集光レンズ 625 光検出器 626 直角反射鏡 627,628 反射器 629,630 直角反射鏡 631 直角反射プリズム DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Sampling light incidence end 102 Signal light incidence end 103 Sampling optical fiber 104 Fiber connector 105 Collimating lens 106 Signal optical fiber 107 Fiber connector 108 Collimating lens 109, 110 Right angle reflecting mirror 111 Parallel moving stand 112, 113 Right angle reflecting mirror 114 Branch mirror 115 Semi-transparent mirror 115-1 Semi-transparent mirror (during departure) 116 Right angle reflecting mirror 117 Autocorrelation optical path 118 Synthetic mirror 119 Right-angle reflecting mirror 119-1 Right-angle reflecting mirror (during departure) 120 Semi-transparent mirror 121 Focusing lens 122 Non-linear crystal 123 Stop 124 Condenser Lens 125 Photodetector 126 Optical path intersection 603 Sampling optical fiber 604 Fiber connector 605 Collimating lens 606 Signal optical fiber 607 Fiber connector 608 Collimating lens 6 11 Parallel translation table 613 Right angle reflecting mirror 621 Converging lens 622 Nonlinear crystal 623 Stop 624 Condensing lens 625 Photodetector 626 Right angle reflecting mirror 627,628 Reflector 629,630 Right angle reflecting mirror 631 Right angle reflecting prism

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 サンプリング光に可変の遅延を与え、被
測定信号光と併せた後、光非線形効果を有する媒質内に
入射結焦し該媒質内で発生する非線形信号を電気信号に
変換することにより被測定信号光を前記可変遅延の関数
として測定する相互相関計において、前記サンプリング
光を分岐する分岐鏡と、該分岐鏡により分岐されかつ遅
延を与えない一方のサンプリング光の光軸を被測定信号
光の光軸に一致させる合成鏡とを付加したことを特徴と
する相互相関計。
1. A variable delay is applied to a sampling light, and after being combined with a signal light to be measured, the light is incident and focused on a medium having an optical nonlinear effect, and a nonlinear signal generated in the medium is converted into an electric signal. In a cross-correlator for measuring a signal light to be measured as a function of the variable delay, a splitting mirror for splitting the sampling light, and an optical axis of one of the sampling lights split by the splitting mirror and giving no delay, A cross-correlator characterized by adding a synthetic mirror that matches the optical axis of light.
【請求項2】 前記サンプリング光の入射端から前記分
岐鏡を経て前記合成鏡に至る光路の長さと前記被測定信
号光の入射端から前記合成鏡に至る光路の長さとを等し
くしたことを特徴とする請求項1記載の相互相関計。
2. The optical system according to claim 1, wherein a length of an optical path from the incident end of the sampling light to the combining mirror via the branch mirror is equal to a length of an optical path from the incidence end of the signal light to be measured to the combining mirror. The cross-correlator according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記分岐鏡が半透鏡であり、前記合成鏡
が全反射鏡であり、かつ前記半透鏡と全反射鏡がそれぞ
れ光路に対して着脱可能となっていることを特徴とする
請求項1記載の相互相関計。
3. The apparatus according to claim 2, wherein the split mirror is a semi-transmissive mirror, the composite mirror is a total reflection mirror, and the semi-transparent mirror and the total reflection mirror are respectively detachable from an optical path. Item 7. The cross-correlator according to Item 1.
【請求項4】 前記分岐鏡と前記合成鏡が共に半透鏡で
あることを特徴とする請求項1記載の相互相関計。
4. The cross-correlator according to claim 1, wherein both the split mirror and the synthetic mirror are semi-transmissive mirrors.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002372691A (en) * 2001-06-13 2002-12-26 Univ Nagoya Short pulse light generating device and mutual correlation measurement device
WO2016027444A1 (en) * 2014-08-18 2016-02-25 Canon Kabushiki Kaisha Pulsed light synchronizer and microscope system

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